ANALISA PENGARUH TEMPERATUR DAN TEKANAN INJEKSI MOULDING TERHADAP CACAT PRODUK Heri Yanto*, Ihsan Saputra, Sapto Wiratno Satoto # Batam Polytechnics Mechanical Engineering Study Program Jl. Ahmad Yani, Batam Centre, Batam 29461, Indonesia E-mail: heri.yanto2992@gmail.com Abstrak Salah satu hal yang menjadi tolak ukur dalam menilai produktifitas dan efisiensi suatu industri adalah dengan melihat tingkat cacat produk yang terjadi dalam menghasilkan suatu produk. cacat produk yang sering terjadi antara lain, short moulding, warpage, sink mark, flow line, flashess, bubble, hole/gap, over moulding. Pada penelitian ini di kaji tentang pengaruh temperatur dan tekanan pada mesin injeksi molding berbahan plastic jenis (pvc compound),dengan melakukan analisa penyebab cacat produk berdasarkan parameter temperatur dan tekanan pada barrel, Tujuan dari penelitian ini adalah untuk meminimalisir cacat produk yang dihasilkan mesin injection molding dan mendapatkan setting parameter molding yang tepat, Metode yang akan dilakukan yaitu memvariasikan setting termperatur dengan variabel bebas yaitu 150 o C, 170 o C, 190 o C dan variable bebas pada tekanan 60 Mpa dan 100 Mpa, di lakukan proses secara bertahap sebanyak 3 kali running mesin dalam satu kali setting parameter untuk memastikan berapa banyak cacat produk. Dari hasil pengaturan parameter mesin injeksi molding telah ditemukan parameter yang optimal dengan cacat produk yang paling sedikit pada variasi temperatur 170 o C dan tekanan 60 MPa. Kata kunci: injeksi moulding,temperatur,tekanan,cacat produk Abstract One thing to be a benchmark in assessing the productivity and efficiency of an industry is to look at the level of product defects that occur in producing a product, product defects that often occur among others, short molding, warpage, sink marks, flow line, flashess, bubble, hole / gap, over molding. In this study in the review of the effect of temperature and pressure of the injection molding machine made of plastic type (pvc compound), by analyzing the causes of defective products based on the parameters of temperature and pressure on the barrel, the purpose of this study is to minimize the resulting product defect injection molding machine and get the proper molding parameter settings, methods to be done is to vary the setting temperature, the independent variable is 150 o C, 170 o C, 190 o C and free variable at a pressure of 60 MPa and 100 MPa, done in a gradual process 3 times running machine in one setting parameters to ascertain how many defective products. From the results of the injection molding machine parameter settings have found the optimal parameter to a product defect that is at least on the variation of temperature of 170 o C and a pressure of 60 MPa. Keywords : injection molding, temperature, pressure, product defects 1 Pendahuluan Pembuatan produk berbahan plastik dilakukan dengan menggunakan metode Plastic Injection Moulding (PIM). Injeksi plastik merupakan proses pembentukan produk dari material plastik dengan variasi bentuk dan ukuran yang berbeda-beda. Metode Injection Moulding merupakan proses pembentukan benda kerja dari material compound berbentuk butiran yang ditempatkan kedalam suatu hopper dan masuk ke dalam silinder injeksi yang kemudian didorong melalui nozzle dan sprue bushing ke dalam cavity dari mold yang sudah tertutup. Setelah beberapa saat didinginkan, mold akan dibuka dan benda jadi akan dikeluarkan dengan bantuan ejector. Material yang sangat sesuai adalah material thermoplastik. Material ini akan melunak karena pemanasan dan sebaliknya akan memanas lagi bila didinginkan. Perubahan material ini hanya bersipat fisik bukan perubahan kimiawi sehingga memungkinkan untuk medaur ulang material sesuai dengan kebutuhan. Material plastik yang dipindahkan dari silinder pemanas, temperaturnya berkisar antara 117⁰C sampai 274⁰C atau
sesuai rekomendasi dari manufaktur pembuat material plastik. Semakin panas suhunya, material akan semakin encer (rendah viskositasnya) sehingga semakin mudah diinjeksi ke dalam mold. Setiap material memiliki karakter suhu molding (mold flow index). Semakin lunak formulasinya yang berarti kandungan plastik tinggi sehingga membutuhkan temperatur yang rendah, dan sebaliknya semakin keras formulasinya membutuhkan temperatur tinggi [1]. Faktor yang mempengaruhi dalam Injection Molding adalah material plastik yang dipergunakan, mesin injection dan proses Injection Moulding. Secara kuantitatif proses injection moulding sangat dipengaruhi Teperatur Material, tekanan, kecepatan aliran material dalam silinder molding, temperatur molding, kekentalan resin, laju pendinginan. Namun tidak semua faktor ini dapat terukur dalam ruangan Injection Moulding yang terisolasi. Proses produksi menggunakan mesin Injection Moulding ini tidak terlepas dari cacat produk, Beberapa permasalahan yang sering ditemukan pada produk hasil injeksi molding antara lain: - Short molding adalah cacat produk akibat pengisian yang tidak sempurna. - Sink mark adalah keadaan cacat produk berupa bentuk cembung pada permukaan produk - air bubble ditemukanya gelembung udara didalam produk. - Warpage adalah kondisi cacat produk yang terlihat pada permukaan produk yang melengkung atau bengkok - Weldmark or flow mark,merupakan cacat produk berupa garis di permukaan produk, - Discolored molding merupakan cacat berupa pelunturan warna pada produk/buram. - Black spot, Keadaan cacat produk dimana ditemukan seperti bintik hitam pada produk, yang terjadi pada bagian-bagian tertentu pada produk - Hole/gap, adalah cacat produk renggang pada bagian part yang di cetak akibat pengaruh temperatur yang kurang panas. - Over molding, cacat produk kabel terdorong akibat tekanan terlalu tinggi. Hal ini dapat mengakibatkan keterlambatan pengiriman pada konsumen dan dapat mengakibatkan kerugian besar pada pihak perusahaan karena material banyak yang terbuang dan kwalitas produk yang rendah oleh karena adanya cacat produk tersebut [2]. Mesin produksi sangat berperan penting dalam menentukan kwalitas dan kwantitas hasil produksi, untuk memahami masalah ini maka dilakukan penelitian tentang pengaruh temperatur dan tekanan pada mesin injeksi molding terhadap cacat produk. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui pengaruh temperatur dan tekanan terhadap cacat produk dengan material plastik yang digunakan PVC (compound) IP60G, sebagai cover safety pada colokan listrik, Diharapkan dengan mengetahui pengaruh dari masalah tersebut akan ditemukan solusi parameter yang optimal pada temperatur dan tekanan [3]. Injection molding adalah teknik menyuntikkan plastik ke dalam cetakan (Mold). Material yang digunakan pada injection moulding berupa biji biji plastik. Sebelum material diproses, material harus dipanaskan terlebih dahulu dalam wadah yang bernama hopper atau dehumidifier. Pemanasan material ini dilakukan untuk mengeringkan material dari uap air yang diserap [4]. Parameter yang signifikan pada proses injection moulding adalah Setting temperatur barrel idealnya naik bertahap dari rendah di belakang menjadi semakin tinggi di depan terutama di nozzel. Di barrel inilah tercampurnya pewarna dan bahan polymer. Setting temperatur yang terlalu panas juga bisa berakibat silver atau produk menjadi sangat mengkilap. Tekanan injection adalah tekanan yang diberikan saat inject material ke dalam mold. Sesuaikan tekanan di setiap tahap injection, Tekanan pertama jangan terlalu besar berkisar antara 30 sampai 100Mpa tergantung tonase mesin yang dipakai. Tekanan injection kedua antara 40-60% dari tekanan pertama. Tekanan yang tinggi akan mengakibatkan overpack atau flashing, bahkan bisa mengakibatkan mold rusak. Sebaliknya jika terlalu rendah akan membuat produk shot short / produk tidak penuh. Holding press adalah Tekanan yang ditahan agar material yang telah di inject ke dalam mold tidak berubah bentuknya. Dalam tahap inilah kualitas produk sangat berpengaruh. Penyetelan holding press untuk tahap awal dianjurkan sebesar 50% dari Injection press [5].. Parameter Setting temperatur plastik yang digunakan pada hopper dryer dapat di lihat pada table berikut: TABLE I SPESIFIKASI TEMPERATUR HOPPER DRYER PADA MATERIAL YANG BERBEDA [5] RECOMMENDED DRYING GUID DRYING TEMPERATUR DRYING RAWMATERIAL TIME PE,PP 80( C) 176( F) 2 HRS PS 82( C) 180( F) 2 HRS ACRYLIC ABS,AS 82( C) 180( F) 2 HRS CELLULOSE SERIES 71( C) 160( F) 3 HRS POLYCARBONATE 120( C) 248( F) 3 HRS NYLON 82( C) 180( F) 2.5 HRS PVC 71( C) 160( F) 1.5 HRS Plastik secara umum digolongkan menjadi 3(tiga) macam, yaitu: thermoplastics, thermo-setting dan elastomer. Thermoplastik (thermo-plastics) merupakan jenis plastik yang akan melunak jika dipanaskan dan mengeras apabila didinginkan. Contoh bahan thermoplastik antara lain: poliethilin, polipropilin, dan PVC (polivinyl Chlorida). Plastik thermosetting akan mengeras bila dipanaskan dan tidak dapat didaur ulang (recycle). Contoh plastik thermo-setting adalah: bakelit, silikon, epoxy dan lain-lain, sedangkan elastis ( Elastomer) yaitu bahan yang sangat
elastis. contoh bahan elastis adalah karet sintetis. Jenis ketiga dari bahan plastik adalah elastomer. Elastomer berasal dari kata elastic dan mer. Jenis plastik ini mempunyai sifat seperti karet. Elastomer pertama kali ditemukan oleh Charles Goodyear pada tahun 1839 [6]. Alireza Akbarzadeh, dkk. (2011) melakukan penelitian menggunakan plastik polypropylene dan polystyrene. Tujuan dari peneliti adalah untuk mengetahui pengaruh parameter injeksi terhadap shrinkage pada meterial tersebut.metode penelitiannya menggunakan Taguchi. dari percobaan dihasilkan pengaruh parameter suhu leleh,tekanan injeksi, tekanan tahan, dan waktu tahan dapat mempengaruhi dalam penentuan hasil shrinkage. Suhu leleh merupakan faktor utama dalam pengaruhnya pada shrinkage dibanding dengan parameter lain [7]. 2 Metodologi Penelitian Diagram Alur Penelitian: Sendi (2012), parameter tekanan dan waktu penekanan mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap terjadinya shrinkage [8]. Contoh gambar mesin injeksi moulding dan spesifikasinya Gambar 1: Mesin injeksi moulding TABLE II spesifikasi mesin injeksi moulding FC-450EP Equipment Specification Qty Function Injection molding machnie FC-450EP Chiler 3HP 1set Auto loader 350kg 1set Mold 6-8 cavities 1set Hopper dryer 25kg 1set 45 ton 1set Plug injection Machine cooling Feeding material Molding the plug Dry the material to prevent the spot Konsep penelitian ini dikembangkan dengan meninjau proses injeksi moulding sebagai fungsi dari parameter, Pada penelitian ini mengunakan Mesin injection moulding, untuk menganalisa cacat produk pada colokan listrik secara visual dengan menggunakan type mold/cetakan BT30547 untuk menghasikan produk, Memilih bahan plastik yang akan digunakan yaitu PVC (compound) IP60G black, menentukan temperatur mold yang konstan, temperatur leleh plastik, dan tekanan injeksi. Kemudian memvariasikan temperatur dengan variabel bebas titik leleh pada barrel,150 o C, 170 o C, 190 o C dan variable bebas tekanan 60 MPa dan 100 MPa. [8]
Gambar 2: Mesin injeksi moulding Dari hasil 3 variasi temperatur pada tabel IV menunjukan jenis cacat produk dan jumlah cacat produk yang di hasilakan temperatur yaitu: - 150 o C => cacat produk yang paling banyak di temukan yaitu short molding - 170 o C => cacat produk yang ditemukan flashes tapi masih masuk speak / ukuran yang di tentukan secara visual - 190 o C => cacat produk yang paling banyak di temukan yaitu flashes di luar speak yang di tentukan secara visual dan warpage No TABLE III spesifikasi mesin injeksi moulding yang di gunakan Spesifikasi Mesin injeksi molding 1 Merek TKC (taiwan kinky machiney ) 2 Model KC-350 3 clamping force 45 tons 4 Tekanan mekanis 100 Mpa 5 Chiler Normal watter 6 Auto loader 350 kg 7 Mold BT30547, VAC7A (2,5 A. 250 V) 10 cavity 8 Hopper dryer 25 kg Berikut adalah gamabar temukan pada tabel 4: ( a ) Short Moulding jenis cacat produk yang di 3 Analisa Data dan Pembahasan ( a ) (b). Flashes dan No Defect Dari hasil eksperimen yang dilakukan pada mesin injeksi moulding tentang pengaruh variasi temperatur dan tekanan terhadap cacat produk, diperoleh beberapa jenis cacat produk dari variasi yang di lakukan. Distribusi pengaruh temperatur dan tekanan terhadap cacat produk dengan variasi temperatur dan tekanan yang berbeda ditampilkan pada tabel, gambar, dan grafik di bawah ini. Tabel IV data parameter injeksi moulding Tekanan 60 Mpa, cooling time 4 second Temperatur Nozzel Proses Jenis Jumlah Pengujian 1 Short Molding 6 Total 150 C Pengujian 2 Short Molding 5 19 Pengujian 3 Short Molding 8 Pengujian 1 Flashes 2 170 C Pengujian 2 No Defect 0 2 Pengujian 3 No Defect 0 Pengujian 1 Flashes 7 190 C Pengujian 2 Flashes, Warpage 10 27 Pengujian 3 Flashes 10 Keterangan: Tiap pengujian mempunyai 10 cavity ( b ) ( c ) Warpage dan Flashes ( c ) ( d ) Gambar 3 s/d 6 :cacat produk pengaruh variasi temperatur dari 150 o C, 170 o C, 190 o C dengan Tekanan 60 Mpa
Di antara variasi temperatur 150 o C,170 o C,190 o C dengan tekanan 60 Mpa cacat produk yang paling banyak di temukan pada temperatur 150 o C yaitu short molding dan 190 o C yaitu flashes dan sink mark di luar speak secara visual. Tabel V data parameter injeksi moulding Tekanan 100 Mpa, cooling time 4 second Temperatur Nozzel 150 C 170 C 190 C Proses Jenis Jumlah Pengujian 1 Short Molding 5 Pengujian 2 Short Molding 7 Pengujian 3 Short Molding, Hole 10 Pengujian 1 Flashes 10 Pengujian 2 Flashes 10 Pengujian 3 Flashes, Sink Mark 10 Pengujian 1 Flashes 10 Pengujian 2 Flashes, Sink Mark 10 Pengujian 3 Flashes, Over Molding 10 Keterangan : Tiap pengujian mempunyai 10 cavity Total Dari hasil 3 variasi temperatur pada tabel V di atas menunjukan jenis cacat produk dan jumlah cacat produk yang di hasilakan temperatur yaitu : - 150 o C => cacat produk yang paling banyak di temukan yaitu short molding dan hole - 170 o C => cacat produk yang paling banyak ditemukan flashes dan sink mark - 190 o C => cacat produk yang paling banyak di temukan yaitu flashes,sink mark dan over moulding di luar speak yang di tentukan secara visual Berikut adalah gamabar jenis cacat produk yang di temukan pada tabel 5: ( a ) Short Moulding dan Hole/Gap 22 30 30 ( b ) Flashes dan Sink Mark ( c ) ( d ) ( c ) Flashes, Over Molding dan Sink Mark ( e ) ( f ) Gambar 7 s/d 12 :cacat produk pengaruh variasi temperatur dari 150 o C, 170 o C, 190 o C dengan Tekanan 100 Mpa Di antara variasi temperatur 150 o C,170 o C,190 o C dengan tekanan 100 Mpa cacat produk yang paling banyak di temukan pada temperatur 170 o C yaitu flashes,sink mark dan 190 o C yaitu flashes,sink mark dan over molding Berikut adalah grafik batang cacat produk : ( a ) ( b ) Grafik 1
Keterangan dari Grafik 1: Dari grafik variasi temperatur dan tekanan diatas dapat di jelaskan jumlah cacat produk yang paling sedikit dan juga palingbanyak yaitu: Pada tekanan 60 Mpa jumlah cacat paling sedikit pada temperatur 170 o C Pada tekanan 100 Mpa jumlah cacat paling sedikit pada temperatur 150 o C Pada tekanan 60 Mpa, cacat banyak terjadi pada temperatur 150 o C dikarenakan temperatur pelelehan yg rendah sehingga cacat banyak terjadi yaitu cacat short molding, sedangkan pada temperatur 190 o C, banyak cacat yang terjadi dikarenakan temperatur terlalu tinggi sehingga material terlalu encer dan menyebabkan supply material terlalu banyak dan menyebabkan cacat flashes, sink mark, dan warpage Untuk tekanan 60 Mpa dengan temperatur optimal sehingga jumlah cacat paling sedikit yaitu pada temperatur 170 o C. Pada tekanan 100 Mpa dapat disimpulkan dari grafik semakin tinggi temperatur jumlah cacat semakin besar yaitu jenis cacat short moulding,hole, flashes, sink mark, over moulding dikarenakan temperatur tinggi dan tekanan tinggi sehingga material encer dan menyebabkan supply material terlalu banyak, temperatur optimum untuk tekanan 100 MPa adalah pada temperatur 150 o C 4 Kesimpulan Dari hasil variasi temperatur nozzel 150 o C,170 o C,190 o C, dan tekanan 60 Mpa, dan 100 MPa, dengan mengunakan material PVC compound IP60G, telah di temukan pengaturan parameter yang optimal pada mesin injeksi moulding yaitu dengan pengaturan temperatur 170 o C dengan tekanan 60 MPa, karena didapatkan cacat produk paling sedikit dibandingkan dengan variasi pengaturan temperatur dan tekanan yang lainnya, kondisi yang optimal dapat menurunkan tingkat kecacatan produk. [3] Injeksi molding dan penerapan pada industri di poskan oleh anif jamaluddin di akses pada 06/03/17,17.25WIB http://anifmaterial.blogspot.co.id/2007/01/injecti on-molding-dan-penerapannya-di.html [4] proses setting kondisi Diposkan oleh Sutriono Purwokerto di Blogspot 16.03WIB di akses 07/03/17,19.05WIB http://injectionmoldingku.blogspot.co.id/2012/1 1/proses-setting-kondisi.html [5] plastic injection molding Diposkan oleh Markus Hasto Kirimkan lewatemailblogthis!di akses07/03/17,19.20wib http://myplasticinjectionmolind.blogspot.co.id [6] Surdia,Tata. Pengetahuan Bahan Teknik. Pradnya Paramita, 2000. [7] Akbarzadeh, A Sadeghi.Parameter Study in Plastic Injection Molding Prosess using Statistical Methods and IWO Algoritm. International Journal Modeling And Obtimization, Vol. 1, No.2, June 2011. [8] Sendi, Dwi Oktaviandi. Analisa Pengaruh Parameter Tekanan dan Waktu Penekanan Terhadap Sifat Mekanik dan Penyusutan Dari Produk Injection Molding Berbahan Polyethylene (PE), Skripsi S-1 Teknik Mesin, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa, Cilegon, 2012. References [1] Kalpakjian, Serope.Manufacturing Engineering And Technology. Addison-Wesley Publishing Co, 1989. [2] jenis cacat pada produk injection molding diposkan oleh Sutiawan Tresno di akses pada 06/03/17,16.10WIB http://www.academia.edu/5207548/jenis-jeni S_DEFECT_CACAT_PADA_PRODUK_INJEC TION_MOLDING_PT